在使用激光選區(qū)熔化技術(shù)成形懸垂結(jié)構(gòu)區(qū)域時(shí)極易產(chǎn)生表面質(zhì)量差,邊緣翹曲變形等嚴(yán)重缺陷。本文針對(duì)激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行仿真分析及工藝研究,通過理論分析,有限元數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法探尋激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)對(duì)懸垂結(jié)構(gòu)成形特征的影響。對(duì)激光在半無限大平面上運(yùn)動(dòng)的溫度分布函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行必要的擬合,得出關(guān)鍵加工參數(shù)與熔池中心溫度的關(guān)系式,經(jīng)計(jì)算后得出以下推論:掃描速度大小在2.1a√6)附近時(shí),熔池中心溫度對(duì)掃描速度與激光功率的敏感性適中,且具有更優(yōu)的能量利用率,線能量密度可以很好的反映熔池中心溫度變化規(guī)律。而當(dāng)掃描速度大小與2.1a√6)相差較大時(shí)線能量密度與熔池中心溫度變化規(guī)律差異較大,在使用線能量密度衡量試驗(yàn)件成形質(zhì)量時(shí)有一定局限性;加工不同材料所需激光功率大小與材料熔點(diǎn)和導(dǎo)熱系數(shù)成正比,與材料對(duì)能量的吸收率成反比。對(duì)激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)過程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,觀察加工過程中溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)分布情況及變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):在激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)過程中,激光掃描懸垂位置時(shí)熔池溫度值明顯高于激光掃描打印件中心位置時(shí)熔池溫度,成形件與基板接觸的邊角位置具有最大的殘余應(yīng)... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 激光選區(qū)熔化成形特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.1.1 激光選區(qū)熔化原理
        1.1.2 激光選區(qū)熔化的應(yīng)用
        1.1.3 激光選區(qū)熔化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)
        1.2.1 典型懸垂結(jié)構(gòu)
        1.2.2 懸垂結(jié)構(gòu)成形難點(diǎn)
        1.2.3 懸垂結(jié)構(gòu)成形研究進(jìn)展
    1.3 本課題研究意義及主要內(nèi)容
        1.3.1 課題主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 課題結(jié)構(gòu)安排
        1.3.3 課題研究意義
第二章 懸垂結(jié)構(gòu)成形特點(diǎn)與常見缺陷分析
    2.1 懸垂結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)
        2.1.1 懸垂結(jié)構(gòu)類型
        2.1.2 激光選區(qū)熔化參數(shù)介紹
        2.1.3 懸垂結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)
    2.2 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)缺陷分析
        2.2.1 表面質(zhì)量
        2.2.2 應(yīng)力與裂紋
        2.2.3 零件變形
    2.3 本章小結(jié)
第三章 激光選區(qū)熔化成形過程溫度數(shù)值分析
    3.1 激光選區(qū)熔化成形溫度數(shù)學(xué)模型
        3.1.1 瞬時(shí)點(diǎn)熱源溫度模型
        3.1.2 移動(dòng)高斯熱源溫度模型
    3.2 各參數(shù)與溫度分布的關(guān)系
        3.2.1 激光功率與溫度分布關(guān)系
        3.2.2 掃描速度與溫度分布關(guān)系
        3.2.3 材料參數(shù)與溫度分布關(guān)系
    3.3 各參數(shù)與懸垂結(jié)構(gòu)成形質(zhì)量的關(guān)系
    3.4 本章小結(jié)
第四章 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)過程模擬分析
    4.1 建立數(shù)學(xué)模型
        4.1.1 初始條件與邊界條件
        4.1.2 材料屬性
        4.1.3 熱源模型
    4.2 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析
        4.2.1 熔池結(jié)構(gòu)特征
        4.2.2 溫度分布特征
        4.2.3 工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    4.3 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)分析
        4.3.1 應(yīng)力分布特征
        4.3.2 打印過程應(yīng)力變化規(guī)律
    4.4 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)變形分析
        4.4.1 變形分布特征
        4.4.2 工藝參數(shù)對(duì)變形的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        5.1.1 成形設(shè)備
        5.1.2 材料選擇
        5.1.3 工藝參數(shù)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.4 檢測(cè)方法
    5.2 懸垂結(jié)構(gòu)成形特點(diǎn)
        5.2.1 顯微組織
        5.2.2 孔隙分布
        5.2.3 表面質(zhì)量
        5.2.4 翹曲變形
    5.3 懸垂結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)與成形質(zhì)量
        5.3.1 能量輸入密度對(duì)質(zhì)量的影響
        5.3.2 速度、功率對(duì)質(zhì)量的影響
        5.3.3 擺放方式對(duì)成形質(zhì)量的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光選區(qū)熔化成形鋁合金的組織、性能與傾斜面成形質(zhì)量[J]. 朱小剛,孫靖,王聯(lián)鳳,程靈鈺,文珊珊,楊洋.  機(jī)械工程材料. 2017(02)
[2]金屬粉末選區(qū)激光熔化球化現(xiàn)象研究[J]. 張格,王建宏,張浩.  鑄造技術(shù). 2017(02)
[3]激光增材制造技術(shù)常用金屬材料激光吸收率測(cè)量[J]. 嚴(yán)深平,張安峰,梁少端,王潭.  航空制造技術(shù). 2017(17)
[4]AlSi10Mg激光選區(qū)熔化成形工藝參數(shù)對(duì)致密度的影響與優(yōu)化[J]. 鄒亞桐,魏正英,杜軍,陳禎,李俊峰,何宇洋.  應(yīng)用激光. 2016(06)
[5]激光選區(qū)熔化成形懸垂結(jié)構(gòu)熔池行為試驗(yàn)分析[J]. 劉婷婷,張長(zhǎng)東,廖文和,張凱,吳根麗.  中國激光. 2016(12)
[6]激光選區(qū)熔化成形TC4鈦合金表面粘粉及殘余應(yīng)力研究[J]. 梁曉康,陳濟(jì)輪,嚴(yán)振宇,侯誼飛,黃超,何京文.  電加工與模具. 2016(05)
[7]鐵基材料熔池溫度場(chǎng)計(jì)算及對(duì)送粉速度的影響[J]. 程皖南,楊慶東,彭寶瑩,張瑞乾.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2016(05)
[8]超輕多孔金屬材料的多功能特性及應(yīng)用[J]. 曾衛(wèi).  科技傳播. 2016(14)
[9]掃描策略對(duì)金屬粉末選區(qū)激光熔化溫度場(chǎng)的影響[J]. 陳德寧,劉婷婷,廖文和,張長(zhǎng)東,張凱.  中國激光. 2016(04)
[10]激光增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 田宗軍,顧冬冬,沈理達(dá),謝德巧,王東生.  航空制造技術(shù). 2015(11)

博士論文
[1]激光選區(qū)熔化成型機(jī)理和結(jié)構(gòu)特征直接制造研究[D]. 劉洋.華南理工大學(xué) 2015
[2]Al-Si合金的選擇性激光熔化工藝參數(shù)與性能研究[D]. 王小軍.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2014
[3]激光選區(qū)熔化Ti6Al4V可控多孔結(jié)構(gòu)制備及機(jī)理研究[D]. 孫健峰.華南理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]金屬懸垂特征結(jié)構(gòu)件激光選區(qū)熔化成形工藝研究[D]. 吳根麗.南京理工大學(xué) 2016
[2]AlSi10Mg合金粉末的選區(qū)激光熔化成形工藝及性能研究[D]. 張文奇.華中科技大學(xué) 2015
[3]選區(qū)激光熔化AlSi10Mg溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬研究[D]. 李雅莉.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]工程塑料粉末激光燒結(jié)機(jī)理及工藝研究[D]. 崔瑞.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[5]個(gè)性化精密金屬零件選區(qū)激光熔化直接成型設(shè)計(jì)優(yōu)化及工藝研究[D]. 盧建斌.華南理工大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3691115